模拟量输入输出通道.ppt

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1、第5章智能仪器模拟量输入/输出通道5.1模拟量输入通道5.1.1A／D转换器概述5.1.2逐次比较式A／D转换器与微处理器接口5.1.3积分式A／D转换器与微处理器接口5.2高速模拟量输入通道5.3模拟量输出通道5.1模拟量输入通道5.1.1A／D转换器概述A／D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在一般情况下，模拟量是指电压而言的。一、A／D转换器的定义分辨率与量化误差转换精度转换速率满刻度范围二、A／D转换器的技术指标二、A／D转换器的技术指标分辨率与量化误差分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最

2、小变化量的技术指标，是数字量变化一个字所对应模拟信号的变化量。量化误差是由A/D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上为一个单位（1LSB）。2、转换精度转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。转换精度指标通常由以下分项误差有组成：①偏移误差②满刻度误差③非线性误差④微分非线性误差转换精度3、转换速率转换速率是指A／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。4、

3、满刻度范围满刻度范围是指A/D转换器所允许最大的输入电压范围。如（0～5）V，（0～10）V，（－5～＋5）V等满刻度值只是个名义值，实际的A／D转换器的最大输入电压值总比满刻度值小1／2n（n为转换器的位数）。这是因为0值也是2n个转换器状态中的一个。三、A／D转换器的分类①逐次比较式A／D转换器：μs级②积分式A／D转换器：ms级或更长③并行比较式又称闪烁式：达ns级④改进型5.1.2逐次比较式A/D转换器与微处理器接口一、逐次比较式A／D转换器原理它由N位寄存器、N位D／A转换器、比较器、逻辑控制电路、输出缓冲器五部分组成，二、ADC0809

4、芯片及其接口常用的控制方式主要有：1．程序查询方式：2．延时等待方式：3．中断方式：a．查询方式MOVDPTR，#0FEF8H;指出IN0通道地址MOVA，#00HMOVX＠DPTR，A;启动IN0通道转换MOVR2，#20HDLY：DJNZR2，DLY；延时，等待EOC变低WAIT：JBP3.3，WAIT；查询，等待EOC变高MOVXA，＠DPTRMOV30H，A；结果存30Hb．延时等待方式MOVDPTR，#0FEF8HMOVA，#00HMOVX＠DPTR，A；启动IN0通道MOVR2，#48HWAIT：DJNZR

5、2，WAIT；延时约140μsMOVXA，＠DPTRMOV30H，A；转换结果存30Hc．中断方式（主程序）MAIN：SETBIT1；选边沿触发SETBEX1；允许中断SETBEA；打开中断MOVDPTR，#0FEF8HMOVA，#00H；启动A／D转换MOVX@DPTR，A……；执行其他任务中断服务程序：NTR1：PUSHDPL；保护现场PUSHDPHPUSHAMOVDPTR，#0FEF8HMOVXA，＠DPTR；读结果MOV30H，A；结果存30HMOVA，#00HMOVX＠DPTR,A；启动下次转POPA；恢复现场

6、POPDPHPOPDPLRETI；返回5.1.3积分式A／D转换器与微处理器接口积分式A/D转换器是一种间接式A/D转换器，其工作原理是：先用积分器把输入模拟电压转换成中间量（时间T或频率f），然后再把中间量转换成数字。双积分式A／D转换器又称双斜式A/D转换器，其转换过程在逻辑控制电路的控制下按以下三个阶段进行。1．预备阶段2．定时积分阶段T13．定值积分阶段T2一、双积分式A／D转换器原理概述数学推导t1t2t3U01（2.1）（2.2）（2.3）将2.1式代入2.2式得设时钟周期为T0，计数器容量为N1，则T1=N1To、T2=N2

7、To，2.3式可改写为2.3式所明：T2与输入电压的平均值成正比（2.4）2.4式所明：N2与输入电压的平均值成正比（N2∞）N2T0N2∞Ui关系的演示①　积分器输出电压还是负向积分，积分时间Ｔ１不变，但是，斜率将增加一倍。（假定输入电压增加为2Ui）②在Ｔ２期间，积分器反向积分的斜率不变（因ＵＲ不变），但是，返回到零点的时间Ｔ２将增加一倍。③由于Ｔ２增加一倍，因而在Ｔ２期间的计数值Ｎ２也将增加一倍。5.2高速模拟量输入通道高速模拟量输入通道大都采用并行比较式A／D转换器，并行比较式即闪烁式A／D转换器是现行电子式A／D转换器中转换速度最快的一种。

8、并行比较式A／D转换器的转换时间只有几十纳秒，可应用于高速采集的场合。但需要大量的低漂移的比较器和高精度电阻